消費者は、これまで以上に高度な電子機器が定期的にリリースされることを期待するようになりました。 スマートフォンからスマート ホーム システム、ウェアラブル製品まで、新しいコンシューマ製品は、市場に出る前にかなりの評価とテストが必要です。 大量生産に移行する前に、これらの新製品は、品質、機能性、およびユーザー エクスペリエンスについて厳格なテストを必要とします。
新しい消費者製品のアップグレードとリリース サイクルが厳しくなるにつれ、電子機器設計者は、各 R&D およびプロトタイピング サイクルに関わる時間を短縮できるソリューションを必要とするようになりました。 R&D の中で最も時間がかかり、生産性が低いのは、設計、構築、およびテスト サイクルの繰り返しです。 これらの活動は、民生用電子機器の製品品質と機能性を確保するために重要ですが、従来の PCB 製造プロセスの制約により、かなりの時間を消費します。
VR システムなどの新しい製品には、高度なエレクトロニクスと複雑な光学系が必要です。
従来の製造プロセスを用いた PCB の迅速な試作は高速とは言えないので、真の高速試作のためのソリューションが設計者に必要とされています。 これは、コンシューマ エレクトロニクスの開発およびプロトタイピングにおける 3D プリントの価値を示しています。設計者は、完全に機能する電子機器を数日ではなく数時間ですばやく作成でき、これを社内で行うことができます。 設計者は、大規模な製造を行う前に、より頻繁に革新し、迅速に機能をテストし、再設計を行うことができます。
Why Use 3D Printing in Consumer Electronics Development?
Additive Manufacturing Systems はエレクトロニクス開発に多くのメリットをもたらしますが、これらのシステムはまだ高度に特殊なアプリケーションのための高度な電子機器の生産用と考えられています。 アディティブ マニュファクチャリングは、コンシューマ分野では見られない複雑なエレクトロニクスに最適ですが、コンシューマ エレクトロニクス開発における 3D プリントは、プロトタイピングと本格的な製造の準備という点で大きなメリットをもたらします。
Print, Test, and Redesign a Single Board in a Day
3D プリントが他の製造プロセスと比べてユニークな点は、製造に関わる時間とコストが製品の複雑さと無関係であることです。 その代わり、リードタイムは、デバイスに蒸着される材料の重量にのみ依存します。 つまり、プロトタイプや完成品の製造時間は、非常に予測しやすいのだ。 複雑な電子機器、特に多層プリント基板では、3Dプリントにより、製造中に繰り返されるエッチング、プレス、穴あけ、仕上げの工程を省くことができます。 適切なアディティブ マニュファクチャリング システムとプロセスを使用すれば、従来のプロセスよりも短時間で完全に機能する基板をプリントできます。
従来のプロセスでパネル化した基板のバッチを製造するために数日または数週間待つのではなく、最も複雑な PCB でも数時間でプリントすることが可能です。 さらに、3D プリンタで 1 つの基板または多数のバリアントを並行して印刷し、すぐにテストすることができます。 これにより、設計者やエンジニアは、機能の問題を迅速に診断し、必要な再設計を決定し、最終的に新しい電子機器の開発時間を短縮できます。
Evaluate Boards Alongside Your Proposed Enclosure
家電製品のエンクロージャーとパッケージは、デバイスを動かす基板と同じくらい重要なものです。 新製品のユーザー エクスペリエンスは、デバイスの電気的機能だけでなく、エンクロージャの機械的動作によって定義されます。 VRシステム、ウェアラブル、スマート家電など、複雑なフォームファクターを持つデバイスの場合、新製品のプロトタイプ筐体を合理的な時間で入手できない可能性が高いです。 これにより、開発サイクルが遅くなり、エンクロージャーが基板に合わないというリスクが生じます。
3D 印刷のレイヤーごとの蒸着プロセスでは、センサー、アンテナ、およびその他の機能電子機器をプラスチック部品、金属表面、さらにはガラス パネルやセラミック材料に直接印刷することができます。 試作基板を提案された筐体に直接プリントして、機能性、ユーザー体験、機械的な厳密性をすぐにテストすることができます。
Make Your Design Team More Agile
ハードウェアおよびソフトウェアの両方で、アジャイル設計および開発プロセスの中心となる考え方は、設計変更に対応できるようになることです。 前述の 2 つの利点は、設計チームが設計の選択を繰り返しテストし、必要な再設計を決定できるようになるという点で非常に重要です。 また、消費者の嗜好や顧客の要求の変化に、より少ない時間と費用で迅速に対応することができます。 これは、従来のPCBプロトタイピングでは数週間かかっていた複雑な製品の再設計を、迅速に評価し、優先順位付けする能力にかかっています。
家電製品の開発で 3D 印刷を使用すると、設計チームがより機敏になり、最終的に各開発サイクルの時間を短縮できます。
知的財産を守る
製造のためにデザインを送信すると、常にデザイン データの改ざんや盗難が行われるリスクがあります。 海外の不謹慎なメーカーは、知的財産の保護に役立つと主張するかもしれませんが、製品が市場に出る前に、新しい設計を競合他社にさらすリスクを冒す必要はないのです。 積層造形装置を社内に導入すれば、革新的な企業は、製品の品質とデザインの安全性をより厳密に管理することができます。
Scaling Up and Customization
3D 印刷による家電製品の生産は、多くの企業が Industry 4.0 の考え方を取り入れるにつれて、より主流になっていくでしょう。 金型要件、固定コスト、リードタイムの排除、および従来のDFM制約の排除により、最終的にカスタマイズ可能でモジュール化された家電製品が実現されます。 これは、民生用電子機器を多品種少量生産する能力を持つことになり、メーカーにとって大きなチャンスとなります。
Additive Manufacturing System は本質的にデジタル化されており、完全なデジタル ライトアウト製造エコシステムに組み込むことが可能です。 この生来のデジタル化と工場の接続性に関する新しい基準により、製造施設はよりインテリジェントで自律的、かつ生産的になることができます。 メーカーは、こうした傾向が民生用電子機器を越えて続くことを期待すべきです。
民生用電子機器の開発における 3D 印刷の使用は、新しい電子製品に関するデザイナーの考え方や、企業がフル生産にスケールアップする方法を変えることになります。 ナノ・ディメンション社のDragonFly LDMシステムは、コンシューマー市場向けにも特殊な用途向けにも、複雑な電子機器を社内で生産するのに理想的です。 また、この高度なPCB製造システムにより、ライトアウト・デジタル・マニュファクチャリング・アプローチをとることができます。 DragonFly LDMシステムの詳細については、ケーススタディをお読みいただくか、弊社までお問い合わせください。